輪齒的失效形式

1、例10.1 輪齒的失效形式有哪些？閉式和開式傳動(dòng)的失效形式有哪些不同？答 輪齒的主要失效形式有輪齒折斷和齒面損壞兩類。輪齒折斷有疲勞折斷和過載折斷兩種形式。齒面失效主要有疲勞點(diǎn)蝕、磨損、膠合和塑性變形。一般情況下，若設(shè)計(jì)正確、潤滑良好，閉式軟齒面輪齒的主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕。閉式硬齒面的主要失效形式是彎曲疲勞折斷。高速大功率閉式傳動(dòng)主要出現(xiàn)點(diǎn)蝕和膠合。開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是磨損。例10.2 齒輪傳動(dòng)中為何兩輪齒面要有一定的硬度差？答 齒輪傳動(dòng)中，小齒輪齒面硬度比大齒輪大一些、一般要大。這是由于： 小齒輪的齒根厚度小于大齒輪； 若軟硬齒面配對嚙合，因冷作硬化，可提高齒面的接觸疲勞強(qiáng)度； 小

2、齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)比的大齒輪多； 提高嚙合性能。例10.3 要提高輪齒的抗彎疲勞強(qiáng)度和齒面抗點(diǎn)蝕能力有哪些可能的措施？答 提高輪齒的抗彎疲勞強(qiáng)度的措施有：增大齒根過渡圓角半徑，消除加工刀痕，可降低齒根應(yīng)力集中；增大軸和支承的剛度，可減小齒面局部受載；采取合適的熱處理方法使輪芯部具有足夠繁榮韌性；在齒根部進(jìn)行噴丸、滾壓等表面強(qiáng)度處理，降低齒輪表面粗糙度；齒輪采用正變位等。提高齒面抗點(diǎn)蝕能力的措施有：提高齒面硬度；降低表面粗糙度；增大潤滑油粘度；提高加工、安裝精度以減小動(dòng)載荷；在許可范圍內(nèi)采取較大變位系數(shù)的正傳動(dòng)，可增大齒輪傳動(dòng)的綜合曲率半徑。例10.4 設(shè)計(jì)銑床的圓柱齒輪傳動(dòng)，已確定, , ,

3、, 壽命，小齒輪相對其軸的支承為不對稱布置。解 （1） 選擇輪齒的材料和精度等級。由教材表101可知，大小齒輪材料均為45號鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為，大齒輪齒面硬度為。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。1） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩2） 初選載荷系數(shù)：初選3） 確定齒寬系數(shù)：小齒輪作不對稱布置，據(jù)教材表107選取4） 確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表106查得5） 確定區(qū)域載荷系數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6） 齒數(shù)比：7） 確定接觸許用應(yīng)力：循環(huán)次數(shù)查教材圖1019曲線1得 ， 查教材圖1021（d）得 ， 取安全系數(shù)8） 由接觸強(qiáng)度計(jì)算小齒輪的分度圓直徑9） 驗(yàn)算載荷系數(shù)：齒輪的使用系數(shù)：載荷狀況以輕微沖

4、擊為依據(jù)查教材表102得齒輪的圓周速度由教材圖108查得：對于軟齒面齒輪，假設(shè)，由教材表103查得：齒寬：齒寬與齒高比由教材表104查得，由教材圖1013查得：接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)：10） 校正直徑：取標(biāo)準(zhǔn)值。11） 齒輪的相關(guān)參數(shù)：12） 確定齒寬：圓整后，取,。（3） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1） 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)：2） 查教材表105得 , , , 3） 確定許用應(yīng)力：由教材圖1018查得：取安全系數(shù) 由教材圖1020（c）得, 按對稱循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力4） 校核彎曲強(qiáng)度：滿足彎曲強(qiáng)度。以上所選參數(shù)合適。例10.4 設(shè)計(jì)一由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉式單級斜齒圓柱傳動(dòng)。已知主動(dòng)輪功率，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速

5、，傳動(dòng)比，大、小齒輪做對稱布置，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，中等載荷沖擊，每天工作，每年工作，預(yù)期壽命年。解 （1）選擇輪齒的材料和精度等級。由于此斜齒輪傳遞的功率較大，大小齒輪均選用硬齒面。由教材表101選大小齒輪材料均為40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火。齒面硬度可達(dá)，取硬度。 選精度等級為7級。（2） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：1） 初選小齒輪的齒數(shù)：，2） 初選螺旋角：3） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：4）初選載荷系數(shù)：初選5）確定齒寬系數(shù)：小齒輪作對稱布置，據(jù)教材表107選取6）計(jì)算斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)：7）確定齒形系數(shù)和應(yīng)力集中系數(shù)。查教材表105得 , , , 8）確定斜齒輪端面重合度。查教材圖1026得，9）確定螺旋角影

6、響系數(shù)。斜齒輪的縱向重合度為查教材圖1028得：10）確定許用應(yīng)力。循環(huán)次數(shù)為由教材圖1018查得： ， 取安全系數(shù)由教材圖1020（d）得：因傳動(dòng)為單向傳動(dòng)，故按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力11）由彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪的模數(shù)。因?qū)X輪1的參數(shù)帶入設(shè)計(jì)公式中，得取標(biāo)準(zhǔn)值。12） 驗(yàn)算載荷系數(shù)。由教材表102查得：使用系數(shù)小齒輪的分度圓直徑：齒輪的圓周速度：由教材圖108查得：動(dòng)載系數(shù)假設(shè)，由教材表103查得：齒寬：齒寬與齒高比：由教材表104查得，由教材圖1013查得：彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)：13）校正模數(shù)：可以得出前面取標(biāo)準(zhǔn)值合適。14）螺旋角的確定。中心距：圓整中心距后，螺旋角：15）斜齒輪的相關(guān)參數(shù)：對齒寬圓整：,。（3） 齒面接觸強(qiáng)度校核：1） 確定接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)：2） 確定接觸許用應(yīng)力。查教材圖102